SIGMA-AEとBEMによるコンクリートのひび割れ進展機構の解明

鉄筋コンクリート構造物の劣化は,近年大きな社会問題となっているが,その中で特に著しい劣化原因として知られているのが鉄筋腐食の問題である。本研究員は,既に学位論文において鉄筋コンクリート部材に発生する腐食ひび割れの発生機構の解明に大きな成果を果している。この実績を高く評価し,コンクリート中のひび割れ発生機構をアコースティック・エミッション(AE)法と境界要素法(BEM)解析によって解明することを研究対象として,研究活動を進めることになった。研究着手後には,本研究で取り扱う問題,特にコンクリート工学における破壊力学の適用についてまとめ、この問題を破壊力学の概念に基づいて解析するためのBEM手法について解析手順とともに明らかにした。その成果を用いて、膨張材を用いた試験において,腐食ひび割れを観察し,AE-SiGMA解析によりクラックの機構同定を試みた。一方,BEM解析ではひび割れ軌跡を,2領域BEM法により解析し,軌跡の一致を確認した上で,ひび割れモードの同定を伝播方向を考慮し実施した。その結果,腐食ひび割れとして観察された表面ひび割れ,剥離ひび割れ,内部ひび割れに関して,モードIとモードIIの寄与率が異なること,全般を通してひび割れ伝播過程は,モードIの開口モードが卓越することが明らかになった。このようにひび割れ発生機構が,実験と解析により解明されており,研究成果の科学的及び工学的な意義は非常に高いと考えられる。

鉄筋コンクリート構造物の劣化は,近年大きな社会問題となっているが,その中で特に著しい劣化原因として知られているのが鉄筋腐食の問題である。本研究員は,既に学位論文において鉄筋コンクリート部材に発生する腐食ひび割れの発生機構の解明に大きな成果を果している。この実績を高く評価し,コンクリート中のひび割れ発生機構をアコースティック・エミッション(AE)法と境界要素法(BEM)解析によって解明することを研究対象として,研究活動を進めることになった。研究着手後には,本研究で取り扱う問題,特にコンクリート工学における破壊力学の適用についてまとめ、この問題を破壊力学の概念に基づいて解析するためのBEM手法について解析手順とともに明らかにした。その成果を用いて、膨張材を用いた試験において,腐食ひび割れを観察し,AE-SiGMA解析によりクラックの機構同定を試みた。一方,BEM解析ではひび割れ軌跡を,2領域BEM法により解析し,軌跡の一致を確認した上で,ひび割れモードの同定を伝播方向を考慮し実施した。その結果,腐食ひび割れとして観察された表面ひび割れ,剥離ひび割れ,内部ひび割れに関して,モードIとモードIIの寄与率が異なること,全般を通してひび割れ伝播過程は,モードIの開口モードが卓越することが明らかになった。このようにひび割れ発生機構が,実験と解析により解明されており,研究成果の科学的及び工学的な意義は非常に高いと考えられる。